iOS底层探索 --- OC对象原理（中）

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我们在上一篇文章中分析了alloc的流程，后来发现其中有一些细节没有讲清楚，这里我们再来探索一下我们之前没有探索到的地方。

这一片文章将为大家介绍一下内容：

1、alloc内容补充

2、内存对齐原则

3、结构体内存对齐练习

4、一些控制台打印小技巧

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1、 alloc内容补充

1.1、 上一篇内容回顾

我们在iOS底层探索 --- OC对象原理（上）中创建了一个Person对象，并且撰写了这样一段代码：

Person *p = [Person alloc];

我们在探索源码的时候，进入的是_objc_rootAlloc：

// Base class implementation of +alloc. cls is not nil.
// Calls [cls allocWithZone:nil].
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
    return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}

这是我们正常的源码探索流程，并没有什么错。

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1.2、 问题的发现

依然是这个地方下断点：

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通过汇编代码，我发现一个问题：

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大家看到没，马上要进入的是objc_alloc，并不是_objc_rootAlloc。

这就奇怪了，按理说进入的应该是_objc_rootAlloc才对。

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1.3、源码继续探索

既然动态调试的时候，汇编代码告诉我们首先进入的是objc_alloc，那我们就在源码中搜寻一下objc_alloc。（cmd + shift + O）

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那我们就在objc_alloc和_objc_rootAlloc同时打上断点，运行看一下，哪个断点先来。(注意，测试之前先clean，避免缓存造成影响)

这里有一点，大家要注意，两个方法都会调用callAlloc，但是传入的参数不同：

/******** _objc_rootAlloc ********/
id
_objc_rootAlloc(Class cls)
{
   return callAlloc(cls, false/*checkNil*/, true/*allocWithZone*/);
}


/******** objc_alloc ********/
// Calls [cls alloc].
id
objc_alloc(Class cls)
{
   return callAlloc(cls, true/*checkNil*/, false/*allocWithZone*/);
}

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可以看到首先进入的是objc_alloc。记下来进入callAlloc，在该方法中打上断点：

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继续运行，你会发现，它会跳过所有if判断，进入到最后一行，objc_msgSend:

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接下来才会进入我们在iOS底层探索 --- OC对象原理（上）中探索的流程。

虽然动态调试的时候，流程确实是这样的；但是问题就来了，这个流程不符合我们的尝试，因为alloc函数里面是_objc_rootAlloc，可是什么时候变成了objc_alloc呢？

这个给我的第一印象是，是不是苹果在某个地方进行了方法交换？或者是HOOK？
有了这个想法，那接下来就是去源码里面寻找了。于是我找到了这个：

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继续跟进，发现是在_read_images里面调用的：

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那么我们就对_read_images进行搜索，在其被调用的地方，埋下断点，然后运行工程，然后发现了一些熟悉的内容：

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看到没，这是dyld的加载，也就是说，在dyld加载的时候，工程就对alloc进行了替换，其IMP指向了objc_alloc；在执行完objc_alloc之后，走的是消息发送流程objc_msgSend。
对这一块不太了解的同学，可以查阅：
iOS底层探索 --- dyld加载流程
iOS底层探索 ---Runtime（一）--- 基础知识

总结起来就是：
alloc在执行的时候，会先走一个特殊流程(objc_alloc)，然后通过消息发送，进入普通的alloc流程。

这里主要是因为，alloc是对内存的操作，苹果对于这样的操作要做一定的管控。

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2、内存对齐原则

1. 数据成员对齐规则：结构体(struct)(或联合(union))的成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小（当前成员）或者成员的子成员大小（只要该成员有子成员，比如说数组，结构体等）的整数倍开始。（比如：int为4字节，则要从4的整数倍地址开始存储。）
2. 结构体作为成员：如果一个结构体里面有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。（比如：struct a里面存有struct b，b里面有char，int，double等元素，那么b应该从8的整数倍开始存储。）
3. 收尾工作：结构体的总大小，也就是sizeof的结果，必须是其内部最大成员的整数倍，不足的要补齐。

C	OC	32位	64位
bool	BOOL(64位)	1	1
signed char	(__signed char)int8_t、BOOL(32位)	1	1
unsigned char	Boolean	1	1
short	Int16_t	2	2
unsigned short	unichar	2	2
int int32_t	NSInteger(32位)、boolean_t(32位)	4	4
unsigned int	boolean_t(64位)、NSUInteger(32位)	4	4
long	NSInteger(64位)	4	8
unsigned long	NSUInteger(64位)	4	8
long long	int64_t	8	8
float	CGFloat(32位)	4	4
double	CGFloat(64位)	8	8

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3、结构体内存对齐练习

• 练习题(1):

struct JaxStruct1 {
    double a;       // 8    [0 7]
    char b;         // 1    [8]
    int c;          // 4    (9 10 11 [12 13 14 15]
    short d;        // 2    [16 17] 24
}struct1;

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• 练习题(2):

struct JaxStruct2 {
    double a;       // 8    [0 7]
    int b;          // 4    [8 9 10 11]
    char c;         // 1    [12]
    short d;        // 2    (13 [14 15] 16
}struct2;

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• 练习题(3):

struct JaxStruct3 {
    double a;                   // 8    [0 7]
    int b;                      // 4    [8 9 10 11]
    char c;                     // 1    [12]
    short d;                    // 2    (13 [14 15]
    int e;                      // 4    [16 17 18 19]
    struct JaxStruct1 str;      // 24   (20 21 22 23 [sizeof(struct1)]
}struct3;

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4、一些控制台打印小技巧

我们在Xcode使用控制台打印一些数据的时候，有使用过这样一种形式的：

4.1、打印对象内存数据

x/nuf 

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• n：表示要显示的内存单元的个数。

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• u：表示一个地址单位的长度：
  • b：表示单字节
  • h：表示双字节
  • w：表示四字节
  • g：表示八字节

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• f：表示显示方式，可取如下值：
  • x：按十六进制格式显示变量
  • d：按十进制格式显示变量
  • u：按十进制格式显示无符号整形
  • o：按八进制格式显示变量
  • t：按二进制格式显示变量
  • a：按十六进制格式显示变量
  • i：指令地址格式
  • c：按字符格式显示变量
  • f：按浮点数格式显示变量

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• 一般来讲，省略f，默认的是16进制：
  
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4.2、打印对象成员变量

• 如果成员变量是NSString，或者Int等类型，使用po执行就可以打印：

$ po 

• 如果想要打印出浮点数，可以这样打印：

$ p/f 

或者
$ e -f f -- 

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